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Lasercutter - Sonnenuhr selber bauen
Sonnenuhren sind faszinierende Objekte, sie zeigen die sogenannte wahre Ortszeit (WOZ) an. Jedenfalls dann, wenn die Sonne scheint. Es gibt Sonnenuhren in vielen Varianten: Kleine für den Finger oder die Tasche und große, die ganze Mauern beanspruchen. In diesem Tutorial konstruieren wir mit QCAD eine Sonnenuhr, um sie anschließend mit einen Lasercutter zu fertigen. Auch der Gebrauch und ein wenig Theorie sind aufgeführt, damit man auch in der Lage ist, die Uhrzeit richtig zu bestimmen. Dieses Tutorial kann im Selbststudium erarbeitet werden, ist aber auch Teil eines CNC-Kurses.
Sonnenuhr gefertigt im FSGLAB mit Zeitgleichung & Umrechnungsformel
Bau einer Sonnenuhr
Der Bau einer Sonnenuhr, d.h. die Konstruktion mit QCAD und Inkscape, ist eine anspruchsvolle CAD-Aufgabe. Wenn man aber letztendlich die selbst konstruierte, funktionierende Sonnenuhr in den Händen hält, entschädigt dies die aufgebrachte Mühe allemal.
Theorie
Eine Sonnenuhr zeigt immer die WOZ an, wobei WOZ für wahre Ortszeit steht. Die Zeit, die eine Armbanduhr anzeigt, ist die mitteleuropäische Zeit (MEZ).
Die Zeit, die man an der Sonnenuhr abliest, ist nicht die Zeit, die eine Armbanduhr anzeigt.
Da wir natürlich insbesondere daran interessiert sind, die Zeit zu ermitteln, die die Armbanduhr anzeigt, muss man wissen, wie man die WOZ in die MEZ umrechnet.
- Übrigens, wenn die Sonne ihren höchsten Punkt erreicht hat und damit genau im Süden steht, zeigt die Sonnenuhr die wahre Ortszeit (WOZ) von 12 Uhr an.
Berechnung
Mithilfe dieser Formel kann man aus der abgelesenen wahren Ortzeit (WOZ) die mitteleuropäische Ortszeit (MEZ) berechnen:
MEZ = WOZ + 4 (15 - λ) - ZGL
Falls gerade Sommerzeit ist, muss man noch eine Stunde verrechnen. Das erkennt man in der Praxis aber recht schnell.
- MEZ mitteleuropäische Zeit
- WOZ wahre Ortszeit
- ZGL Zeitgleichung
- λ Längengrad (Buchstabe Lambda). Die Korrektur im Längengrad beträgt für Preetz beispielsweise 20 Minuten und muss daher auf jeden Fall für eine genaue Zeitangabe berücksichtigt werden.
ZGL - Die Zeitgleichung
Die Zeitgleichung ist die Differenz zwischen der wahren Sonnenzeit (wahre Ortszeit, WOZ) und der mittleren Sonnenzeit (mittlere Ortszeit, MOZ).
ZGL = WOZ - MOZ
ZGL Die Zeitgleichung sollte möglichst an der Sonnenuhr ablesbar sein, denn je nach Datum korrigiert sie einen Fehler von bis zu 15 Minuten. Das heißt, ohne Verwendung der Zeitgleichung ist die errechnete MEZ mitunter nicht sehr genau.
Gebrauch der Sonnenuhr
Um die Sonnenuhr benutzen zu können, sind drei Schritte notwendig (vorausgesetzt, die Sonne scheint):
- Sonnenuhr ausrichten
- Die wahre Ortszeit (WOZ) von der Sonnenuhr ablesen
- Die wahre Ortszeit in die mitteleuropäische Zeit (MEZ) umrechnen.
Sonnenuhr ausrichten
- Pol nach Norden ausrichten (z.B. mit Kompass)
- Den Breitengrad entsprechend des Standorts (Google Maps) einstellen
Die Genauigkeit der Sonnenuhr hängt von ihrer möglichst exakten Ausrichtung nach Norden ab. Wie man die Sonnenuhr möglichst exakt ausrichtet (für die Perfektionisten), ist weiter unten beschrieben.
Die wahre Ortszeit (WOZ) von der Sonnenuhr ablesen
- WOZ vom Zeitkranz ablesen.
Im Winter wird die WOZ vom unteren Zeitkranz abgelesen (die Sonne steht dann immer sehr tief). Im Sommer wird die WOZ vom oberen Zeitkranz abgelesen.
Die wahre Ortszeit in die mitteleuropäische Zeit (MEZ) umrechnen.
Damit ist die wahre Ortszeit bekannt. Um aus der wahren Ortszeit die MEZ zu bekommen, müssen der Längengrad und der Wert der Zeitgleichung bekannt sein.
Die MEZ ist die Zeit, die deine Armbanduhr angezeigt.
Ziel ist es also, aus der wahren Ortszeit (WOZ) der Sonnenuhr, die Zeit der Armbanduhr (MEZ) zu berechnen.